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哈佛大學和麻省理工學院 (M.I.T.) 的研究人員發明了一種真實的變形金剛，這是一種可以根據指令自行摺疊成兩種形狀的裝置。該系統還遠未準備好與霸天虎作戰——這個微小的裝置僅形成相對粗糙的船和飛機形狀——但這個概念有一天可能會產生變色龍般的物體，可以在任意數量的實用形狀之間隨意切換。
自摺疊片材只是可程式設計物質的一個方面，即可程式設計物質是構建可以按需變形的結構的嘗試。研究合著者、麻省理工學院的機器人專家丹妮拉·魯斯說，這個想法是將材料和機器更緊密地結合在一起，以製造可以程式設計的日常物品，就像人們程式設計計算機一樣。“與其程式設計位元和位元組，”她說，“不如程式設計物體的機械特性。”
該系統在一篇本週線上發表於《美國國家科學院院刊》的論文中描述，由一片薄薄的樹脂-玻璃纖維複合材料組成，只有幾釐米寬，被分割成 32 個三角形面板，這些面板由柔性矽膠接頭分隔開。一些接頭具有熱敏致動器，當被電流加熱時會彎曲 180 度，從而在該接頭處摺疊片材。根據使用的程式，片材將進行一系列摺疊，在大約 15 秒內產生船或飛機形狀。摺疊片材方法是計算摺紙領域的延伸，計算摺紙是對如何將平面物體摺疊成複雜的三維結構的數學研究。
儘管新論文中提出的設計只呈現兩種形狀，但研究人員表示，原則上該系統可以產生更多形狀。研究合著者、哈佛大學微型機器人實驗室的電氣工程師羅伯特·伍德說：“我們一直在尋找將大量不同功能嵌入到一張薄型片材中的方法。”“從長遠來看，我們希望開發系統，將這不僅僅帶到三、四或五種形狀，而是帶到更大範圍的不同可實現形狀。”
給定一組所需的三維形狀，該小組的演算法確定如何摺疊片材以產生每個最終形狀，然後如何在共享片材上容納這些不同的摺疊序列。另一種演算法優化了片材的預期用途，限制了產生最終形狀所需的嵌入式致動器的數量。例如，在飛機-船原型片材上，只有一半的接頭具有致動器。
研究人員指出，儘管演算法生成了可行的摺疊模式以製造給定形狀，但人類專家通常能夠設計出更有效的方案。“它不知道如何發揮創造力，有時人類摺紙藝術家可以像棋手一樣預見幾步，”魯斯說。“你會看到一些模式，這些模式對於執行逐步過程的計算機程式來說並不明顯。”
在近期，魯斯設想計算摺紙技術將構成三維顯示系統的基礎——例如，可以按需再現給定區域地形的地圖。“你可以想象製造出能夠給你呈現它們渲染物體的三維檢視的機器，”她說。在更遙遠的未來，可程式設計物質的應用可能會超越單純的形狀模仿，而涉及可程式設計的光學、電氣或聲學特性。